Obwody elektryczne – problemy i rozwiązania

Obwody elektryczne – problemy i rozwiązania

1. R1 ₌ 6 Ω, R2 ₌ R3 ₌ 2 Ω i napięcie = 14 woltów, określ natężenie prądu elektrycznego w obwodzie pokazanym na poniższym rysunku.

Znany:

Rezystor 1 (R ₁ ) = 6 Ω

Rezystor 2 (R ₂ ) = 2 Ω

Rezystor 3 (R ₃ ) = 2 Ω

Napięcie (V) = 14 woltów

Poszukiwany: Prąd elektryczny (I)

rozwiązanie:

Rezystor równoważny (R):

R2 i R3 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/2 + 1/2 = 2/2

R ₂₃ = 2/2 = 1 Ω

R1 _i R23 są _połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R = R1 ₊ R23 ₌ 6 Ω + 1 Ω

R = 7Ω

Prąd elektryczny (I):

I = V / R = 14 / 7 = 2 ampery

2. W którym z poniższych obwodów elektrycznych płynie większy prąd?

rozwiązanie:

Opór rezystora wynosi R, a napięcie elektryczne wynosi V.

Odpowiedź A.

R1 _, R2 i R3 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy _:

R _A = R ₁ + R ₂ + R ₃ = R + R + R = 3R

Prąd elektryczny (I):

Odpowiedź B.

R1 _, R2 i R3 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R + 1/R = 3/R

R _B = R/3

Prąd elektryczny (I):

Odpowiedź C.

R2 i R3 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R = 2/R

R ₂₃ = R/2

R1 _i R23 są _połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R _C = R ₁ + R ₂₃ = R + R/2 = 2R/2 + R/2 = 3R/2

Prąd elektryczny (I):

Odpowiedź D.

R1 i R2 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R ₁₂ = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R ₁₂ = R/2

_Rezystory R12 i R3 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R _D = R ₁₂ + R ₃ = R/2 + R = R/2 + 2R/2 = 3R/2

Prąd elektryczny (I):

3. R1 ₌ 4 omy, R2 ₌ 6 omów, R3 ₌ 2 omy, a V = 24 wolty. Jakie jest natężenie prądu elektrycznego w obwodzie pokazanym na poniższym rysunku?

Znany:

Rezystor 1 (R ₁ ) = 4 omów

Rezystor 2 (R ₂ ) = 6 omów

Rezystor 3 (R ₃ ) = 2 Ohm

Napięcie (V) = 24 woltów

Poszukiwany: Prąd elektryczny w obwodzie

rozwiązanie:

R1 _, R2 i R3 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy _:

R = R1 ₊ R2 ₊ R3 ₌ 4 + 6 + 2

R = 12 omów

Prąd elektryczny:

I = V / R = 24 / 12 = 2 ampery

4. W którym z poniższych obwodów elektrycznych płynie większy prąd?

Rozwiązanie

Prąd elektryczny w obwodzie A.

Rezystor równoważny:

R ₁ = 3 Ω, R ₂ = 4 Ω, R ₃ = 4 Ω, V = 12 woltów

R2 i R3 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

R ₂₃ = 2/1 = 2 Ω

R1 _i R23 są _połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R = R ₁ + R ₂₃ = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

Prąd elektryczny (I):

I = V / R = 12 / 5 = 2.4 ampery

Prąd elektryczny w obwodzie B.

Rezystor równoważny:

R ₁ = 8 Ω, R ₂ = 2 Ω, R ₃ = 2 Ω, V = 36 woltów

R1 _, R2 i R3 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy _:

R = R1 ₊ R2 ₊ R3 ₌ 8 + 2 + 2 = 12 Ω

Prąd elektryczny (I):

I = V / R = 36 / 12 = 3 ampery

Prąd elektryczny w obwodzie C.

Rezystor równoważny:

R ₁ = 4 Ω, R ₂ = 4 Ω, R ₃ = 6 Ω, V = 12 woltów

R2 i R3 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 + 1/6 = 3/12 + 3/12 + 2/12 = 8/12

R ₂₃ = 12/8 = 1.5 Ω

Prąd elektryczny (I):

I = V / R = 12 / 1.5 = 8 ampery

Prąd elektryczny w obwodzie D.

Rezystor równoważny:

R ₁ = 3 Ω, R ₂ = 3 Ω, R ₃ = 3 Ω, R ₄ = 3 Ω, R ₅ = 6 Ω, V = 24 wolty

R2 _, R3 i R4 _{są połączone} równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂ + 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

R ₂₃₄ = 3/3 = 1 Ω

R1 , R234 _i R5 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy _:

R = R1 ₊ R234 ₊ R5 ₌ 3 + 1 + 6 = 9 Ω

Prąd elektryczny (I):

I = V / R = 24 / 9 = 2.6 ampery

5. Na podstawie poniższego rysunku określ:

A. Całkowity opór

B. Prąd elektryczny w obwodzie

C. Prąd I ₁

D. Prąd I ₂

Znany:

Rezystor 1 (R ₁ ) = 4 Ω

Rezystor 2 (R ₂ ) = 4 Ω

Rezystor 3 (R ₃ ) = 2 Ω

Rezystor 4 (R ₄ ) = 3 Ω

Napięcie elektryczne (V) = 12 wolty

rozwiązanie:

A. Całkowity opór (R)

Rezystor R2 _i rezystor R3 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R ₂₃ = R ₂ + R ₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Rezystor R ₂₃ i rezystor R ₄ są połączone równolegle. Rezystor równoważny:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂₃ + 1/R ₄ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

R ₂₃₄ = 6/3 = 2 Ω

Rezystor R1 _i rezystor R234 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R = R ₁ + R ₂₃₄ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Całkowity opór wynosi 6 omów.

B. Prąd elektryczny w obwodzie (I)

V = IR

V = napięcie elektryczne, I = prąd elektryczny, R = opór elektryczny

Prąd elektryczny:

I = V / R = 12 woltów / 6 omów = 2 ampery

C. Prąd elektryczny I ₁

Natężenie prądu elektrycznego w rezystorze R ₁ = natężenie prądu elektrycznego w obwodzie = 2 ampery.

D. Prąd I ₂

Rezystor R₂₃ i rezystor R₄ są połączone równolegle. Rezystor zastępczy R₂₃₄ = 2 omy.

Natężenie prądu w rezystorze R ₂₃₄ = natężenie prądu w rezystorze R ₁ = 2 ampery.

Napięcie na rezystorze R ₂₃₄ wynosi:

V = IR ₂₃₄ = (2 A)(2 Ohm) = 4 V

Napięcie na rezystorze R ₂₃₄ = napięcie na rezystorze R ₄ = napięcie na rezystorze R ₂₃ = 4 wolty.

Rezystor równoważny R ₂₃ wynosi 6 Ohmów.

Prąd elektryczny w rezystorze R ₂₃ wynosi:

I = V / R = 4 wolty / 6 omów = 2/3 ampera

Prąd elektryczny w rezystorze R ₂₃ = Prąd elektryczny w rezystorze R ₂ = Prąd elektryczny w rezystorze R ₃ = 2/3 Ampera.

6. R1 ₌ R2 ₌ 10 Ω i R3 ₌ R4 ₌ 8 Ω. Jakie jest natężenie prądu elektrycznego w obwodzie przedstawionym na poniższym rysunku?

Znany:

Rezystor R ₁ = Rezystor R ₂ = 10 Ω

Rezystor R ₃ = Rezystor R ₄ = 8 Ω

Napięcie elektryczne (V) = 12 wolty

Poszukiwany: prąd elektryczny (I)

rozwiązanie:

Rezystor równoważny

Rezystor R3 _i rezystor R4 _są połączone równolegle, rezystor równoważny:

1/R ₃₄ = 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/8 + 1/8 = 2/8

R ₃₄ = 8/2 = 4 Ω

Rezystory R1 _, R2 _i R34 _są połączone szeregowo, rezystor zastępczy:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃₄ = 10 Ω + 10 Ω + 4 Ω = 24 Ω

Prąd elektryczny:

I = V / R = 12 woltów / 24 omy = 0,5 wolta/omów = 0.5 amperów

7. Jeśli pominiemy opór wewnętrzny akumulatora, jakie będzie natężenie prądu elektrycznego w obwodzie pokazanym na rysunku poniżej?

Znany:

Rezystor R ₁ = 3 Ohm

Rezystor R ₂ = 3 Ohm

Rezystor R ₃ = 6 Ohm

Napięcie elektryczne (V) = 6 wolty

Poszukiwany: Prąd elektryczny (I)

rozwiązanie:

Rezystor równoważny

Rezystory R1 _i R2 _są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R ₁₂ = R ₁ + R ₂ = 3 omy + 3 omy = 6 omów

Rezystor R ₁₂ i rezystor 3 są połączone równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R = 1/R ₁₂ + 1/R ₃ = 1/6 + 1/6 = 2/6

R = 6/2 = 3 omy

Prąd elektryczny:

I = V / R = 6 / 3 = 2 ampery

8. Jakie jest całkowite natężenie prądu elektrycznego w obwodzie pokazanym na poniższym rysunku.

Znany:

Rezystor R ₁ = 6 Ohm

Rezystor R ₂ = 4 Ohm

Prąd elektryczny (V) = 6 woltów

Rezystancja wewnętrzna (r) = 0.6 omy

Poszukiwany: Prąd elektryczny

rozwiązanie:

Rezystor R1 _i rezystor R2 _są połączone równolegle. Rezystor zastępczy:

1/R _P = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/6 + 1/4 = 4/24 + 6/24 = 10/24

R _P = 24/10 = 2.4 Ohma

Rezystor R _P i rezystancja wewnętrzna (r) są połączone szeregowo. Rezystor zastępczy:

R = R _P + r = 2.4 oma + 0.6 oma = 3.0 oma

Prąd elektryczny w obwodzie:

I = V / R = 6 woltów / 3 omów = 2 ampery

1. Czym jest obwód elektryczny?
   • OdpowiedźObwód elektryczny to zamknięta ścieżka lub pętla, w której prąd elektryczny może płynąć w sposób ciągły. Zazwyczaj składa się ze źródeł napięcia (takich jak baterie), obciążeń (takich jak rezystory, diody LED, silniki) oraz przewodów łączących je.
2. Co odróżnia obwód szeregowy od obwodu równoległego?
   • OdpowiedźW obwodzie szeregowym elementy są połączone końcami, co zapewnia jedną ścieżkę przepływu prądu. W obwodzie równoległym elementy są połączone poprzez punkty wspólne lub złącza, zapewniając wiele ścieżek przepływu prądu.
3. Jak prawo Ohma wiąże napięcie, prąd i opór w obwodzie?
   • OdpowiedźPrawo Ohma głosi, że prąd ($I$) przepływającego przez przewodnik między dwoma punktami jest wprost proporcjonalne do napięcia ($V$) przez dwa punkty i odwrotnie proporcjonalna do oporu ($R$) Jest reprezentowane jako I=V / R​.
4. Jaką rolę pełni przełącznik w obwodzie elektrycznym?
   • OdpowiedźPrzełącznik steruje przepływem prądu w obwodzie. Gdy jest zamknięty, umożliwia przepływ prądu; gdy jest otwarty, przerywa lub zatrzymuje przepływ prądu.
5. Dlaczego zwarcie uważa się za niebezpieczne?
   • OdpowiedźW przypadku zwarcia rezystancja jest bardzo niska, co powoduje przepływ bardzo wysokiego prądu. Może to prowadzić do przegrzania, pożaru lub uszkodzenia podzespołów i należy przed tym zabezpieczyć bezpiecznikami lub wyłącznikami nadprądowymi.
6. Jaką funkcję w obwodzie pełni bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny?
   • OdpowiedźZarówno bezpieczniki, jak i wyłączniki nadprądowe to urządzenia zabezpieczające, których zadaniem jest przerwanie obwodu, jeśli prąd przekroczy ustalony, bezpieczny poziom. Podczas gdy bezpieczniki „przepalają się” lub „topią”, przerywając obwód, wyłączniki nadprądowe „wyzwalają” i można je zresetować po przerwaniu obwodu.
7. W jaki sposób prawo Kirchhoffa (KCL) opisuje prądy na węźle obwodu?
   • OdpowiedźPrawo Kirchhoffa mówi, że suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z tego węzła. Jest to w zasadzie stwierdzenie zasady zachowania ładunku elektrycznego.
8. Jaka jest różnica między prądem przemiennym (AC) a prądem stałym (DC)?
   • Odpowiedź:Prąd stały (DC) odnosi się do jednokierunkowego przepływu ładunku elektrycznego, zazwyczaj z akumulatora lub zasilacza prądu stałego. Prąd przemienny (AC) natomiast to ładunek elektryczny, który okresowo zmienia kierunek, podobnie jak ten dostarczany z sieci energetycznej w wielu krajach.
9. Do czego odnosi się termin „uziemienie” w obwodach elektrycznych?
   • Odpowiedź:„Uziemienie” odnosi się do punktu odniesienia w obwodzie elektrycznym, od którego mierzone są inne napięcia, lub do wspólnej ścieżki powrotnej prądu elektrycznego, lub też do bezpośredniego fizycznego połączenia z Ziemią.
10. Dlaczego w obwodach elektrycznych stosuje się kondensatory?

• OdpowiedźKondensatory magazynują i uwalniają energię elektryczną. Są wykorzystywane w obwodach do różnych celów, takich jak filtrowanie, wygładzanie wahań napięcia, sprzęganie i odsprzęganie sygnałów prądu przemiennego oraz jako elementy czasowe w oscylatorach.